Расчет консольного крана

 

 Н·м.             

 

 

Расчетный момент для выбора соединительных муфт

 Н·м,

где k₁, k₂ – коэффициенты берутся из таблицы 5.

     Выбираем  по ГОСТ 21424-75 упругую втулочно-пальцевую муфту с крутящим моментом 500 Н·м. Диаметр муфты D = 170 мм; момент инерции муфты

 

I_м ≈ 0,1mD², кг м²,

где m – масса муфты, кг;

      D – наибольший диаметр муфты, м;

 

I_м= 0,1·4,4·0,17² = 0,012 кг·м²

Максимальное допустимое замедление крана при торможении по условию сцепления колес с  рельсами при F_р = 0 определяется

По таблице 10 принимаем  м/с².

 

Таблица 10 – Наибольшие допускаемые ускорения и замедления [a] механизмов передвижения кранов с гибким подвесом груза по условиям технологического процесса [2]

 

Назначение крана	[a], м/с2, при грузоподъёмности, т
	до 3,2	3,2…12,5	Свыше 12,5
Перегрузка штучных грузов:  с ручной   строповкой с помощью приводного захвата	0,20	0,15	0,10
	0,10	0,10	0,10
Перегрузка насыпных грузов с помощью грейфера	0,25	0,25	0,25
Монтажные  работы	0,10	0,07	0,05
Транспортировка жидкого металла	0,10	0,10	0,10

 

Время торможения крана без груза

 с.

Сопротивление при торможении  крана без груза, Н

 Н.

Момент статических  сопротивлений на тормозном валу при торможении крана, предполагая, что тормоз установлен на валу

 Н·м.

Момент сил инерции системы  на валу двигателя при торможении крана без груза

 Н·м.

Расчетный тормозной  момент на валу тормоза, необходимый для затормаживания механизма передвижения грузоподъёмной машины

 

 Н·м

Выбираем тормоз типа ТКТ-100 с диаметром тормозного шкива 160 мм и наибольшим тормозным моментом 100 Н·м, который следует отрегулировать до значения 51 Н·м.

Минимальная длина пути торможения по таблице 11

S = v² /(2k) = 0,8² /(2 ∙ 1,5) = 0,21 м.

Таблица 11 – Рекомендуемая минимальная  длина пути торможения механизма передвижения (тележки) крана

 

Отношение числа   затормаживаемых ходовых колес  к общему их количеству, %	Длина пути торможения S, м
25	(2v2)/k
50	v2/k
100	v2/2k

 Примечание – При коэффициенте сцепления φ = 0,2 (работа в помещении) k=1,5; при φ = 0,12 (работа на открытом воздухе) k=0,9.

Фактическая длина пути торможения

S_ф = 0,5vt_т = 0,5·0,8·5,6 = 2,24 м > S = 0,21м,

что соответствует рекомендациям.

 

 

3.8 Проверочные расчёты

 

3.8.1 Проверка двигателя  на время разгона и торможения 

Фактическая скорость передвижения крана 

 м/с

 

Максимально допустимое ускорение крана по условию сцепления колес с рельсами

 м/с²,   

где φ – коэффициент  сцепления ходовых колес с  рельсами: при работе в         помещении принимается φ = 0,15;

       k_φ – коэффициент запаса сцепления, k_φ = 1,2, (таблица 12);

 F^p – ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии,  F^p = 0.

 

Таблица 12 – Наименьшие допускаемые значения коэффициента запаса  
           сцепления k_φ

 

Условия работы крана	Коэффициент запаса сцепления
Нормальная работа: без ветровой нагрузки с ветровой нагрузкой	1,2 1,1
Работа в случае отказа одного и  более двигателей: без ветровой нагрузки с ветровой нагрузкой	1,1 1,05

 

Наименьшее допускаемое  время пуска по условию сцепления

 с.

 

 

Средний пусковой момент двигателя

 Н×м,

      где  ψ_max =  Т_max / T_ном  – максимальная  кратность пускового момента    электродвигателя;    ψ_max = 1,9…3,2. Принимаем ψ_max = 2,25.

           ψ_min – минимальная кратность пускового момента электродвигателя; ψ_min = 1,1…1,4. Принимаем ψ_min = 1,25.

             Т_max, T_ном – максимальный и номинальный пусковые моменты двигателя, Н∙м.

Момент статического сопротивления на валу двигателя  механизма передвижения при работе крана без груза

 Н×м,

 

где  – суммарное сопротивление передвижению у ходовых колес, Н

 Н;

 Н×м.

Фактическое время пуска  механизма передвижения крана без  груза определяется

 

Фактическое ускорение  крана без груза при пуске

 м/с² ;

Время торможения крана

, с,

где Т_Т – тормозной момент, Н м,

,

       k_Т – коэффициент запаса торможения, k_Т = 2;

 Н×м;

с.

 

3.8.2 Проверка двигателя  на нагрев

 

Во избежание перегрева  электродвигателя необходимо, чтобы  развиваемая двигателем среднеквадратичная мощность P_ср удовлетворяла условию P_ср ≤ Р_ном.

 Среднеквадратичная  мощность двигателя

, кВт

       где Т_ср – среднеквадратичный момент, Н×м,

,

             – время разгона и замедления механизма за цикл его работы, с;

= t_п + t_т =9,4 +4,8 = 14,2 с;

              t_у – общее время установившегося движения за цикл, с;

 c;

         – общее время включения электродвигателя за цикл, с;

 с.

 Н×м;

 кВт.

Р_ср = 28 кВт < Р_ном= 30 кВт – условие соблюдается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА  ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ

 

4.1 Выбор кинематической  схемы

Принимаем кинематическую схему  с центральным приводом и тихоходным трансмиссионным валом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Кинематическая схема механизма передвижения тележки.

                  

4.2 Определение статической  нагрузки на ходовые колёса

 

В соответствии с ГОСТ 257111-83 принимаем в зависимости  от грузоподъёмности крана вес тележки 18 кН. С учётом коэффициента неравномерности нагружения колёс максимальная статическая нагрузка на одно колесо будет равна

кН.

Минимальная статическая нагрузка на одно колесо

 кН.

4.3 Выбор колёс и  рельсов

 

По рекомендации  [2] принимаем диаметр колёс D_к = 200 мм и рельс Р24 с выпуклой головкой по ГОСТ 6368-82. Коэффициент трения качения ходовых колёс по рельсам = 0,0004. Коэффициент трения в подшипниках

 f = 0,015.

 

4.4 Определение сопротивлений  передвижению тележки

 

Общее сопротивление  передвижению крана

 кН,

 

где F_тр – сопротивление трения, кН;

 кН;

  F_укл – сопротивление от уклона пути, кН;

кН;

  F_в – ветровая нагрузка, F_в = 0, т. к. кран работает в цехе;

  F_ин – инерционное сопротивление, кН;

 кН;

  F_гиб – сопротивление гибкой подвески, кН;

 кН;

 кН.

4.5 Выбор двигателя

 

Статическая мощность двигателя, необходимая для механизма передвижения крана, определяется

, кВт,                         

где η – КПД механизма, η = 0,85;

 кВт.

Выбираем крановый электродвигатель типа А4160S8У3 мощностью           P = 7,5 кВт при ПВ = 15 % с частотой вращения n = 730 мин^-1. Момент инерции ротора 0,137 кг·м².

Номинальный момент двигателя 

 Н×м.                        

 

4.6 Выбор передачи

Частота вращения ходового колеса

 мин^-1.

Общее передаточное число  привода механизма

.                                

Расчетная мощность на быстроходном валу для выбора редуктора определяется

Р_р =

,  кВт,                            

где – коэффициент, учитывающий условия работы редуктора; k_p = 2,2;

Р_р = 2,2×7,4 = 16,28 кВт.

Исходя из этой мощности и требуемого передаточного числа выбираем для среднего режима работы и частоты вращения быстроходного вала          n_б = 730 мин^-1 редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый типа  Ц2-350  с передаточным   числом  u_p = 25 и мощностью Р_р =22,4 кВт.

 

4.7 Выбор муфт и тормоза

 

Номинальный момент, передаваемый двумя муфтами двигателя, принимается  равным моменту статических сопротивлений  на валу двигателя для механизма  передвижения

 

 Н·м.              

Расчетный момент для выбора соединительных муфт

 Н·м,

где k₁, k₂ – коэффициенты берутся из таблицы 9.

Выбираем по ГОСТ 21424-75 упругую втулочно-пальцевую муфту с крутящим моментом 125 Н·м. Диаметр муфты D = 120 мм; момент инерции муфты

 

I_м ≈ 0,1mD², кг м²,

где m – масса муфты, кг;

      D – наибольший диаметр муфты, м;

 

I_м = 0,1·2·1,2² = 0,288 кг·м².

Максимальное допустимое замедление тележки при торможении по условию сцепления колес с  рельсами при F_р = 0

 

Принимаем м/с².

Время торможения тележки без груза

 с.

Сопротивление при торможении  тележки без груза, Н

Н.

Момент статических  сопротивлений на тормозном валу при торможении тележки, предполагая, что тормоз установлен на валу и нет уклона пути

 Н·м.

Момент сил инерции  системы на валу двигателя при  торможении тележки без груза

 Н·м.

Расчетный тормозной  момент на валу тормоза, необходимый для затормаживания механизма передвижения грузоподъёмной машины

 

 Н·м.

Выбираем тормоз типа ТКТ-100 с диаметром тормозного шкива 100 мм и наибольшим тормозным моментом 20 Н·м, который следует отрегулировать до значения 1,2 Н·м.

Минимальная длина пути торможения

S = v² / k = 0,3² / 1,5 = 0,06 м.